高压冷冻“新”路线之：2-甲基戊烷——背景篇

因此，在使用2-甲基戊烷的时候，需要注意通风，预防明火，并佩戴护具，做好个人防护。

表1. 2-甲基戊烷物理化学性质

   Part 2：2-甲基戊烷作为高压冷冻保护剂的优势

如表2所示，2-甲基戊烷与十六碳烯类似，均为有机烃类物质，具有相似的热导率和低温相态，并且其对样品的保护机制均是替代样品外层多余水分，抑制外层冰晶生长。两者最主要的区别在于去除性，2-甲基戊烷能够通过低温升华或洗涤去除，比较适合全冷冻制样路线；而十六碳烯则需要有机溶剂溶解，比较适合冷冻-常温的冷冻替代路线。

与上述两者不同，牛血清蛋白（BSA）主要以水溶液形式存在，其主要是通过与生物大分子结合、维持水化层等方式，减少低温导致的蛋白质变性/聚集，本质上是一个稳定剂而非导热介质。并且，由于其含有大量水，容易产生冰晶，反而会破坏样品结构，另外BSA与水共存，不具备可去除性。

看了上一段的读者可能会产生一个疑问，冰的热导率为2.2W/m*k（-20°C），远高于2-甲基戊烷和十六碳烯，但为什么还说BSA不算导热介质呢？

这里需要澄清一个概念：热导率 ≠ 导热性能。

对于高压冷冻而言，我们看重的导热性能，不仅仅指的是冷冻保护剂在理想状态下的热导率，更取决于其冷冻过程中实际的物理状态。

换句话说就是，尽管固体冰具有很高的热导率，但是一旦形成了冰，就失去了高压冷冻制样的意义了。

因此，对于高压冷冻而言，冷冻保护剂有效的热导性能 = 热导率 * 形成均一玻璃态的能力。

表2. 2-甲基戊烷、十六碳烯和BSA性能对比表

如表3所示，2-甲基戊烷的去除方法主要有低温洗涤和原位升华。

其中，低温洗涤主要利用2-甲基戊烷的溶解性，在低温下进行溶剂置换，进行保护剂去除。上述方法需要有一个可控温度的环境，需要严格把控洗涤时间，否则容易造成样品表面损伤。并且，低温洗涤容易残留微量的有机溶剂。

原位升华方法，则是利用了2-甲基戊烷的挥发性，在高真空条件下，精准控制样品温度，升华保护剂。整个过程需要对样品温度有精准把控，温度不能太高，否则容易造成2-甲基戊烷不可控形态变化，甚至样品玻璃态冰转化为晶体冰。该方法的优点在于，能够无残留地去除保护剂。

表3. 2-甲基戊烷低温洗涤或原位升华去除方法